[發明專利]一種功能化氧化石墨烯水性聚氨酯防腐涂料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010091012.5
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111205756A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 李偉洲;馮成成;黃繼龍;藍誠;張妍;黃皓齊
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D5/08;C09D7/62
• 代理公司: 南寧市吉昌知識產權代理事務所(普通合伙) 45125
• 代理人: 林鵬

本發明公開了一種功能化氧化石墨烯改性水性聚氨酯防腐涂料的制備方法，將功能化后的氧化石墨烯加入到水性聚氨酯樹脂中，輔以交聯劑、消泡劑及其它助劑，從而制備出功能化氧化石墨烯改性水性聚氨酯防腐涂料。本發明通過將功能化氧化石墨烯引入到水性聚氨酯涂料中，大大提高了水性聚氨酯涂層的硬度、耐磨性、耐水性及耐腐蝕性。本發明制備的功能化氧化石墨烯改性水性聚氨酯涂料具有較好的防腐性能，且制備工藝簡單，綠色環保，在防腐領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及涂料技術領域，具體涉及一種功能化氧化石墨烯水性聚氨酯防腐涂料及其制備方法。

背景技術

表面涂料涂層是目前眾多防腐措施中最便捷且有效的防護手段。雖然溶劑型防腐涂料在很大程度上解決了鋼鐵的腐蝕防護問題，但隨著國民環保意識的增強，環境友好型的水性涂料越來越受到人們的青睞。水性涂料以水為分散介質，成膜溫度低，綠色環保，但其耐水耐蝕性能普遍較差，使其在防腐領域的應用受到限制。

目前，針對水性聚氨酯涂料耐水抗蝕性能較差這一問題開展了較多的研究，并取得了一定的研究成果。專利申請號201710358212.0中提供了一種石墨烯改性重防腐功能涂料，專利申請號201711115878.X中提供了一種改性含氟樹脂涂料及其制備方法。專利申請號201910868525.6中提供了一種改性硫酸鈣晶須在水性聚氨酯涂料中的應用。雖然提升了一定的抗腐蝕性能，但與溶劑型防腐涂料相比，在耐水耐蝕性能和環保方面都存在較大的差距。

石墨烯作為一種新興納米材料，具有極高的機械強度、電子遷移率、獨特的二維片層結構以及高化學活性，因此石墨烯在防腐涂料領域得到了廣泛的關注。氧化石墨烯雖具石墨烯眾多結構性能，但其導電性與石墨烯相比大大降低。使得其在涂料中僅起到物理阻隔作用，避免了石墨烯復合涂層長時間浸泡后形成連續導電通道從而加速腐蝕的現象。

發明內容

本發明針對水性涂料耐水及抗蝕性能普遍較差的問題，本發明提出以水性聚氨酯涂料為基體，首先引入改性劑對氧化石墨烯的分散性及親疏水性進行優化，再將功能化后的氧化石墨烯添加到水性聚氨酯涂料，輔以一定量的交聯劑及其它助劑制備出一種功能化氧化石墨烯改性水性聚氨酯防腐涂料，從而提高水性聚氨酯涂料的硬度、附著力及耐水抗蝕性能，該涂層硬度高、附著力好，且具有良好的耐水、耐腐蝕性能，在防腐領域發揮重要作用。

本發明的技術方案如下：一種功能化氧化石墨烯水性聚氨酯防腐涂料按質量百分比計，水性聚氨酯樹脂100％；功能化氧化石墨烯占水性聚氨酯樹脂質量的0.1～2％；去離子水及乙醇占水性聚氨酯樹脂質量的20～50％；交聯劑占水性聚氨酯樹脂質量的1～5％；消泡劑占水性聚氨酯樹脂質量的0.5～2％，其它助劑占水性聚氨酯樹脂質量的0.5～5％。

優選地，所述的水性聚氨酯樹脂為陰離子型水性聚氨酯樹脂。

優選地，所述交聯劑為氮丙啶交聯劑。

優選地，所述消泡劑為二甲基硅油；其它助劑選用分散劑(六偏磷酸鈉)、流平劑(聚二甲基硅氧烷)及抗氧化劑(聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚)的一種或幾種。

一種以上所述功能化氧化石墨烯水性聚氨酯防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按上述比例，稱取功能化氧化石墨烯粉末置于乙醇溶液中，超聲分散10～20min，磁力攪拌20min，再超聲分散10～20min，以獲得分散較好的功能化氧化石墨烯懸浮液；

(2)然后稱取水性聚氨酯樹脂，在轉速為100～300r/min的條件下向其緩緩加入預先制備的功能化氧化石墨烯分散懸浮液，將轉速提至600～800r/min，攪拌0.5～1h混勻后向混合體系中加入交聯劑，將轉速降至200～300r/min后再加入消泡劑及其它助劑繼續攪拌0.5～1h，制得功能化氧化石墨烯改性水性聚氨酯涂料。